綜合能源服務(wù)新形勢(shì)下智能樓宇發(fā)展趨勢(shì)及概況

陳曈 黃彪斌 曹春蘭 李欣璇 周宇昊

（1華電電力科學(xué)研究院有限公司，浙江 杭州 310030；2浙江蓄能與建筑節(jié)能技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310000；3中國(guó)華電集團(tuán)公司福建公司，福建 福州 350000）

1 智能樓宇起源和概念

智能樓宇概念最早誕生于美國(guó)，美國(guó)聯(lián)合科技UTBS公司于1984年通過計(jì)算機(jī)設(shè)備、數(shù)據(jù)通信線路、程控交換機(jī)等當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的技術(shù)，以綜合自動(dòng)化和信息化對(duì)大樓進(jìn)行控制和管理，使大樓的用戶能夠在一個(gè)經(jīng)濟(jì)舒適且高效安全的環(huán)境下進(jìn)行辦公和日常生活，使大樓的功能從傳統(tǒng)向智能化轉(zhuǎn)變，意味著世界上第一座智能化樓宇誕生[1]。

中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50314—2015《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)智能建筑做出了如下定義：以建筑物為平臺(tái)，基于對(duì)各類智能化信息的綜合應(yīng)用，集架構(gòu)、系統(tǒng)、應(yīng)用、管理及優(yōu)化組合為一體，具有感知、傳輸、記憶、推理、判斷和決策的綜合智慧能力，形成以人、建筑、環(huán)境互為協(xié)調(diào)的整合體，為人們提供安全、高效、便利及可持續(xù)發(fā)展功能環(huán)境的建筑。

2 智能樓宇發(fā)展趨勢(shì)

目前，綜合能源服務(wù)轉(zhuǎn)型在央企率先推進(jìn)，尤其是國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、華電集團(tuán)等陸續(xù)出臺(tái)開展綜合能源服務(wù)的相關(guān)文件，明確了綜合能源服務(wù)的戰(zhàn)略規(guī)劃和具體開拓的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，并著手布局相關(guān)項(xiàng)目[2]。能源數(shù)字化和能源智能化正在成為綜合能源服務(wù)的兩大重要方向。智能樓宇作為科技時(shí)代的必然產(chǎn)物，是信息技術(shù)、綜合能源與現(xiàn)代建筑的有機(jī)結(jié)合。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，近年來我國(guó)每年新增建筑面積約20億平方米，政府對(duì)樓宇智能化建設(shè)開始向標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)化方向引導(dǎo)，社會(huì)廣泛看好智能化樓宇的發(fā)展[3]。人們更加關(guān)注建筑的節(jié)能、環(huán)保、綠色、智能等，這在2010年上海世博會(huì)得到了充分展示，眾多場(chǎng)館集中應(yīng)用國(guó)際先進(jìn)的諸如太陽(yáng)能、LED照明、冰蓄冷、地源熱泵、屋面雨水收集利用、江水源循環(huán)冷卻降溫、氣動(dòng)垃圾回收、綠地節(jié)水灌溉和可再生材料使用等多項(xiàng)節(jié)能技術(shù)和手段，向大眾充分展示了未來低碳、綠色、智能城市建筑的前景和案例[4]。在此趨勢(shì)下，智能樓宇要想在未來的發(fā)展中凸顯優(yōu)勢(shì)，就要在加強(qiáng)深度和增強(qiáng)廣度的方向上努力。

3 智能樓宇關(guān)鍵技術(shù)

3.1 樓宇智能設(shè)備

3.1.1 智能供配電系統(tǒng)

智能供配電系統(tǒng)對(duì)開閉所、變電所、各建筑單元配電室、樓層配電間、房間用電配置全過程、全系統(tǒng)的智能化運(yùn)作，完成供配電各環(huán)節(jié)生命周期內(nèi)的智能化改造，提高供配電系統(tǒng)管理的自動(dòng)化水平；對(duì)各變配電室增加變壓器監(jiān)控、視頻聯(lián)動(dòng)監(jiān)控等建設(shè)內(nèi)容，通過變配電室智能化監(jiān)控來對(duì)供配電系統(tǒng)管理的自動(dòng)化水平進(jìn)行提高，保障供電可靠性和電能質(zhì)量，降低運(yùn)行費(fèi)用和人員勞動(dòng)強(qiáng)度，從安全效率上能第一時(shí)間處理事故，減少因事故導(dǎo)致的停電時(shí)長(zhǎng)，更好實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)。

3.1.2 智能照明系統(tǒng)

智能照明系統(tǒng)是為智能樓宇提供良好舒適環(huán)境的重要手段之一。照明控制能夠?yàn)榻ㄖ?nèi)部提供良好的光環(huán)境和用電節(jié)能，可以對(duì)各種開關(guān)、插座、燈具、窗簾等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和智能化管理，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)本地?zé)艄廛泦ⅰ⒄{(diào)光、一鍵場(chǎng)景、一對(duì)一遙控、分區(qū)燈光控制等實(shí)用性強(qiáng)的功能，還可以實(shí)現(xiàn)電腦遙控、定時(shí)等多種控制，通過各種先進(jìn)技術(shù)的集成，提供以智能、便捷、節(jié)能、舒適為目標(biāo)的樓宇智能化照明。

3.1.3 智能電梯系統(tǒng)

電梯作為大樓的垂直交通工具，承擔(dān)著運(yùn)送人員和貨物的工作。一般來講，大樓的電梯分為普通客梯、貨梯、觀光電梯和自動(dòng)扶梯。目前，樓宇監(jiān)控主要是對(duì)普通客梯和自動(dòng)扶梯進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控。對(duì)電梯的監(jiān)控范圍通常包括起停控制、運(yùn)行狀態(tài)、電梯門狀態(tài)、樓層指示、故障報(bào)警和應(yīng)急報(bào)警等，還能根據(jù)大樓內(nèi)人員的流動(dòng)情況，合理切換電梯運(yùn)行的數(shù)量。一旦電梯出現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警，監(jiān)控系統(tǒng)能夠與消防系統(tǒng)及時(shí)、可靠地聯(lián)動(dòng)，并在必要時(shí)切換進(jìn)入手動(dòng)控制狀態(tài)。

3.1.4 智能排水系統(tǒng)

給排水系統(tǒng)指對(duì)生活供水（冷/熱水）和污水排放。供水方面，主要措施為實(shí)施恒壓供水、污水池液位指示和報(bào)警，以及供水環(huán)節(jié)中各種供水、排水泵的定時(shí)循環(huán)工作等，一般采用電氣控制系統(tǒng)來控制恒壓供水，該系統(tǒng)由變頻器和軟啟動(dòng)器等組成，當(dāng)用戶用水量較少時(shí)，通過變頻器來調(diào)節(jié)頻率，適應(yīng)供水流量，當(dāng)用戶用水量增加時(shí)，通過增加工頻泵的方法來滿足供水流量需求。

3.1.5 智能空調(diào)系統(tǒng)

智能空調(diào)系統(tǒng)主要由空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組、變風(fēng)量機(jī)組和風(fēng)機(jī)盤管等設(shè)備構(gòu)成。智能空調(diào)系統(tǒng)的控制主要是調(diào)節(jié)環(huán)境的溫度及濕度，以及對(duì)時(shí)間的預(yù)定和啟停自動(dòng)控制。若樓宇內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)已配備了先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，也可以選擇只監(jiān)不控的運(yùn)行方式。

3.2 樓宇智能辦公系統(tǒng)

樓宇智能辦公系統(tǒng)采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、通信及多媒體技術(shù)，利用各種設(shè)備協(xié)助部分辦公業(yè)務(wù)，并與辦公人員形成人機(jī)信息交互，最終實(shí)現(xiàn)服務(wù)指定辦公目標(biāo)。智能辦公系統(tǒng)主要包括各種辦公設(shè)備、信息傳輸與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及與硬件相配套的各類軟件等。

3.3 樓宇智能安防系統(tǒng)

樓宇智能安防系統(tǒng)是一個(gè)綜合應(yīng)用平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)各安防子系統(tǒng)的集中管理，并統(tǒng)一調(diào)度使用。在一個(gè)可視化平臺(tái)上，對(duì)監(jiān)控、門禁、防盜報(bào)警、停車管理、消防、可視對(duì)講等多個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、管理，實(shí)現(xiàn)日常和緊急事件的聯(lián)動(dòng)控制。

3.4 樓宇能源管理系統(tǒng)

樓宇能源管理系統(tǒng)也是一個(gè)綜合監(jiān)控信息化平臺(tái)，負(fù)責(zé)智能樓宇的管控一體化，集成當(dāng)前先進(jìn)的在線監(jiān)測(cè)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)供能設(shè)備與耗能設(shè)備的直接信息交互，對(duì)建筑的電力、燃?xì)狻⑺雀鞣诸惸芎臄?shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理，傳感器和執(zhí)行器、監(jiān)測(cè)和檢測(cè)間環(huán)環(huán)相扣，并能夠深入分析建筑能耗狀況，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。采用能源計(jì)劃、能源監(jiān)控、能源統(tǒng)計(jì)、能源消費(fèi)分析、重點(diǎn)能耗設(shè)備管理和能源計(jì)量設(shè)備管理等多種方式，更加直觀地展示能源成本比重，讓樓宇管理者能夠?qū)δ茉蠢玫内厔?shì)有更準(zhǔn)確的掌握，實(shí)現(xiàn)智能樓宇的數(shù)字化管理。

4 總結(jié)

在綜合能源服務(wù)、能源互聯(lián)網(wǎng)的背景下，公共建筑能源使用已成為政府、電力企業(yè)、社會(huì)各界關(guān)注的熱點(diǎn)。智能樓宇作為能源與大數(shù)據(jù)的集大成者，將取代傳統(tǒng)樓宇建筑。隨著智能設(shè)備、辦公、安防、能源管理等先進(jìn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能樓宇在未來將大有發(fā)展。